[發明專利]一種四象限變流器控制器及網壓中斷判斷的方法

在審

• 申請號: 201811048458.9
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號: CN109038576A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 漆良波;陳杰;桑靜波;郭嘗君;陳麗娜;呂海臣;劉志剛;郝峰杰;牟富強;邱瑞昌;魏路;張鋼;路亮
• 申請（專利權）人: 北京交通大學;北京千駟馭電氣有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;B60M3/00;G01R31/02
• 代理公司: 北京衛平智業專利代理事務所(普通合伙) 11392
• 代理人: 謝建玲;郝亮

1.一種四象限變流器控制器，其特征在于，包括：電壓環和電流環；

所述電壓環包括直流側電壓傳感器、比較單元和電壓環控制器；

所述比較單元與電壓環控制器連接；

所述直流側電壓傳感器設置于四象限變流器直流側，用于實時檢測四象限變流器輸出的直流電壓反饋值U_dc；

四象限變流器直流側輸出電壓目標值U_dc-ref和所述直流電壓反饋值U_dc輸入比較單元進行差值比較，將比較結果輸入電壓環控制器；

所述電壓環控制器輸出d軸電流給定值I_d-ref；

所述四象限變流器控制器還包括電流傳感器、αβ/dq坐標變換模塊、交流電壓傳感器和SPLL模塊；

所述電流傳感器位于四象限變流器交流側，且與αβ/dq坐標變換模塊連接，用于實時檢測四象限變流器交流側電流I_S；

所述交流電壓傳感器與SPLL模塊的一端連接，所述SPLL模塊的另一端與αβ/dq坐標變換模塊連接；

所述交流電壓傳感器檢測出交流電壓，并將交流電壓傳輸至SPLL模塊；

所述交流電壓傳感器設置于牽引變壓器一次側，用于實時檢測四象限變流器輸出的直流電壓；

將所述四象限變流器交流側電流I_S和SPLL模塊的輸出結果共同輸入至αβ/dq坐標變換模塊進行坐標變換，輸出d軸電流反饋值I_d和q軸電流反饋值I_q；

所述電流環包括兩個比較單元、電流環控制器一、電流環控制器二和dq/αβ反坐標變換模塊；

電流環的第一個比較單元與電流環控制器一的一端連接，電流環控制器一的另一端與dq/αβ反坐標變換模塊的輸入端連接；

電流環的第二個比較單元與電流環控制器二的一端連接，電流環控制器二的另一端與dq/αβ反坐標變換模塊的輸入端連接；

所述d軸電流給定值I_d-ref和d軸電流反饋值I_d輸入電流環的第一個比較單元進行差值比較，將比較結果輸入電流環控制器一；

所述q軸電流給定值I_q-ref和q軸電流反饋值I_q輸入電流環的第二個比較單元進行差值比較，將比較結果輸入電流環控制器二；

電流環控制器一輸出d軸輸出U_d，電流環控制器二輸出q軸輸出U_q；

所述d軸輸出U_d和q軸輸出U_q輸入dq/αβ反坐標變換模塊，進行反坐標變換，輸出調制電壓U_S；

所述四象限變流器控制器還包括PWM脈寬調制模塊，所述dq/αβ反坐標變換模塊的輸出端與PWM脈寬調制模塊的輸入端連接；

所述調制電壓U_S輸入PWM脈寬調制模塊，PWM脈寬調制模塊輸出驅動脈沖，用于控制四象限變流器。

2.如權利要求1所述的四象限變流器控制器，其特征在于：所述電壓環控制器、電流環控制器一和電流環控制器二均為PI控制器。

3.如權利要求1所述的四象限變流器控制器，其特征在于：所述αβ/dq坐標變換模塊采用dq同步旋轉坐標系，先建立一個虛擬正交坐標系，然后將交流量通過坐標變換的方式轉換到同步旋轉的dq坐標系，將交流量轉換成d軸和q軸上的直流量。

4.如權利要求1所述的四象限變流器控制器，其特征在于：所述四象限變流器控制器采用DSP控制器的形式。

5.如權利要求1所述的四象限變流器控制器，其特征在于：所述q軸電流給定值I_q-ref為0。

6.一種應用權利要求1-5任一權利要求所述的四象限變流器控制器進行網壓中斷判斷的方法，其特征在于，包括以下步驟：

A、檢測四象限變流器的工作狀態；

B、當檢測到四象限變流器正常工作，對d軸電流給定值I_d-ref進行檢測采樣；

所述檢測到四象限變流器正常工作為：采用直流側電壓傳感器檢測到四象限變流器輸出的直流電壓保持為給定的恒定工作電壓；

所述直流側電壓傳感器設置于動車組列車牽引變流系統；

假設上一檢測采樣周期d軸電流給定值為i_d-ref(k-1)，本檢測采樣周期d軸電流給定值為i_d-ref(k)；

當i_d-ref(k)*i_d-ref(k-1)≥0時，進行步驟C；

C、假設d軸電流反饋值為I_d，當同時滿足式(1)和式(2)時，則判斷此時列車的網壓中斷，

|I_d-ref|＞k1 (1)

|I_d|＜k2 (2)

其中，k1為d軸電流給定值I_d-ref的保護閾值，k2為d軸電流反饋值I_d的保護閾值；所述k1的取值范圍和k2的值由實驗確定，具體過程如下：

列車從啟動狀態進入正常工作狀態；當網壓中斷發生后，四象限變流器控制器中的電流環控制器一將迅速處于飽和狀態，αβ/dq坐標變換模塊輸出的d軸電流反饋值I_d的數值最大，為I_d-max；

所述k1值的取值范圍為0～I_d-max；

當列車空載啟動時，四象限變流器建立直流電壓，四象限變流器交流側電流I_S接近于零，通過四象限變流器控制器中的αβ/dq坐標變換模塊輸出的d軸電流反饋值I_d確定為k2的值。